電力電子技術(shù)(第4版)第6講 單相可控整流電路

1、 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù) 第二章第二章 整流電路整流電路2.1 2.1 單相可控整流電路單相可控整流電路2.22.2 三相可控整流電路三相可控整流電路2.3 2.3 變壓器漏感對整流電路的影響變壓器漏感對整流電路的影響 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù) 2.1.1 2.1.1 單相可控整流電路單相可控整流電路2.1.2 2.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路2.1.3 2.1.3 單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù) VT1VT1VT3VT3VT2VT2VT4VT4RdRdwtudVT1.VT4VT1.VT4導通導通VT2.VT3VT2.VT3導通導通工作

2、過程工作過程2.2 2.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù) 2.2.1 2.2.1 帶電阻負載的工作情帶電阻負載的工作情況況2uu (i )pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4圖2-5 單相全控橋式帶電阻負載時的電路及波形a)工作原理及波形分析工作原理及波形分析VT1和和VT4組成一對橋臂，在組成一對橋臂，在 正正半周承受電壓半周承受電壓 ，得到觸發(fā)脈沖，得到觸發(fā)脈沖即導通，當即導通，當 過零時關(guān)斷。過零時關(guān)斷。VT2和和VT3組成另一對橋臂，在組成另一對橋臂，在u2負半周承受電壓負半周承受電壓-u2，得到觸發(fā)，得到觸發(fā)脈沖即導通

3、，當脈沖即導通，當 過零時關(guān)斷。過零時關(guān)斷。2u2u2u 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù) 數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系2222 211 cos1 cos2sind()0.922UUUttUpaaawwppda 角的移相范圍為角的移相范圍為180。向負載輸出的平均電流值為：向負載輸出的平均電流值為：流過晶閘管的電流平均值只有流過晶閘管的電流平均值只有輸出直流平均值的一半，即：輸出直流平均值的一半，即：211cos0.4522UIIRadV Td222 21cos1cos0.922UUUIRRRaapdda 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù) 流過晶閘管的電流有效值：流過晶閘管的電流有效值：由式上式得：由式上式得：不考慮變壓

4、器的損耗時，要求變壓器的容量不考慮變壓器的損耗時，要求變壓器的容量 。222211(sin) d()sin2222UUIttRRpapawwapppVT2222211(sin)()sin22UUIItdtRRpapawwappp12IIV T變壓器二次側(cè)電流有效值變壓器二次側(cè)電流有效值 與輸出直流電流與輸出直流電流 有效值相等：有效值相等：I2I22SU I 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù) 2.2.2 2.2.2 帶阻感負載的工作情況帶阻感負載的工作情況 diu2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4圖2-6 單相全控橋帶阻

5、感負載時的電路及波形 假設電路已工作于穩(wěn)態(tài)，假設電路已工作于穩(wěn)態(tài)， 的平均的平均值不變。值不變。假設負載電感很大，負載電流假設負載電感很大，負載電流 連連續(xù)且波形近似為一水平線。續(xù)且波形近似為一水平線。 過零變負時，晶閘管過零變負時，晶閘管VT1和和VT4并不關(guān)斷。并不關(guān)斷。至至 時刻，晶閘管時刻，晶閘管VT1和和VT4關(guān)斷，關(guān)斷，VT2和和VT3兩管導通。兩管導通。VT2和和VT3導通后，導通后，VT1和和VT4承承受反壓關(guān)斷，流過受反壓關(guān)斷，流過VT1和和VT4的的電流迅速轉(zhuǎn)移到電流迅速轉(zhuǎn)移到VT2和和VT3上，上，此過程稱換相，亦稱換流。此過程稱換相，亦稱換流。didi2utw p a

6、演示 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù) 數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系d22212 22sind()cos0.9cosUUttUUp aawwaapp晶閘管移相范圍為晶閘管移相范圍為90 。晶閘管導通角晶閘管導通角 與與 無關(guān)，均為無關(guān)，均為180 。電流的平均值和有效值：電流的平均值和有效值：變壓器二次側(cè)電流變壓器二次側(cè)電流i2的波形為正負各的波形為正負各180 的矩形波，其相的矩形波，其相位由位由a角決定，有效值角決定，有效值I2=Id。dTd12IITdd10.7072III晶閘管承受的最大正反向電壓均為晶閘管承受的最大正反向電壓均為 。22Ua 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù) 當負載回路中的電感量不夠大時，電感中

7、儲藏的能當負載回路中的電感量不夠大時，電感中儲藏的能量不足以維持電流導通量不足以維持電流導通 ，負載電流將不連續(xù)。，負載電流將不連續(xù)。 當電流不連續(xù)時，輸出電壓的平均值為當電流不連續(xù)時，輸出電壓的平均值為2212sin2coscosdUUtd tUa awwpaappa 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù) 2.2.32.2.3帶反電動勢負載時的工作情況帶反電動勢負載時的工作情況2|uE在在 時，晶閘管有導通的可能。時，晶閘管有導通的可能。與電阻負載時相比，晶閘管提前了電角度與電阻負載時相比，晶閘管提前了電角度停止導電，停止導電，稱為停止導電角，稱為停止導電角，12sin2EUi圖2-7a 單相橋式全控整

8、流電路接反電動勢電阻負載時的電路及波形 b)dOEudwtIdOwtadduEiR2duu直至直至 ， 即降至即降至 使得使得晶閘管關(guān)斷，此后晶閘管關(guān)斷，此后 。2|uEduE0di 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù) 當當 時，觸發(fā)脈沖到來時，晶閘管承受負電壓，不可能導通。時，觸發(fā)脈沖到來時，晶閘管承受負電壓，不可能導通。圖2-7b 單相橋式全控整流電路接反電動勢電阻負載時的波形 電流斷續(xù)電流斷續(xù)觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，保證當觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，保證當w wt= 時刻有晶閘管開始承受正電時刻有晶閘管開始承受正電壓時，觸發(fā)脈沖仍然存在。這樣，相當于觸發(fā)角被推遲為壓時，觸發(fā)脈沖仍然存在。這樣，相當于觸發(fā)角

9、被推遲為 。 電流連電流連續(xù)續(xù)ub)idOEdwtIdOwt如圖如圖2-7b所示所示 波形所示：波形所示：di 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù) 負載為直流電動機時，如負載為直流電動機時，如果出現(xiàn)電流斷續(xù)，則電動果出現(xiàn)電流斷續(xù)，則電動機機 的機械特性將很軟的機械特性將很軟 。di為了克服此缺點，一般為了克服此缺點，一般在主電路中直流輸出側(cè)在主電路中直流輸出側(cè)串聯(lián)一個平波電抗器。串聯(lián)一個平波電抗器。322dm indm in222.8710UULIIpw圖2-8 單相橋式全控整流電路帶反電動勢負載串平波電抗器，電流連續(xù)的臨界情況twwOud0Eidtpa = p這時整流電壓這時整流電壓 的波形和負載電流

10、的波形和負載電流 的波形與阻感負載的波形與阻感負載電流連續(xù)時的波形相同，電流連續(xù)時的波形相同， 的計算公式也一樣。的計算公式也一樣。為保證電流連續(xù)所需的電感量為保證電流連續(xù)所需的電感量L可由下式求出：可由下式求出：dudu演示 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù) 單相全波可控整流電路部分自學 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù) 工作過程工作過程VT1VT1VT3VT3VD2VD2VD4VD4TRTR共陰極連接的晶閘管共陰極連接的晶閘管共陽極連接的二極管共陽極連接的二極管2.3 2.3 單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路圖2-8 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù) 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 單相全控橋中，每個導電回路中有單相全

11、控橋中，每個導電回路中有2個晶閘管，個晶閘管， 1個晶閘管可以用二極管代替，簡化電路個晶閘管可以用二極管代替，簡化電路,稱單相橋稱單相橋式半控整流電路。式半控整流電路。電阻負載電阻負載 半控電路與全控電路在電阻負載時的工作情況相同。半控電路與全控電路在電阻負載時的工作情況相同。 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù) 共陽極連接的二極管共陽極連接的二極管VTVT1 1VTVT3 3VDVD2 2VDVD4 4R RTRTRL L工作過程工作過程共陰極連接的晶閘管共陰極連接的晶閘管VT1 、VT2具有單向可控導電具有單向可控導電性，性，VD3、VD4具有單向?qū)щ娋哂袉蜗驅(qū)щ娦?，不具有可控性，因此將性，不具有?/p>

12、控性，因此將此電路稱為單相半控橋。此電路稱為單相半控橋。單相半控橋帶阻感負載的情況單相半控橋帶阻感負載的情況圖2-9 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù) 圖2-10 單相橋式半控整流電路，有續(xù)流二極管，阻感負載時的電路及波形Ob)2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIIdawtwtwtwtwtwtwtapapaiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR在在u2正半周，正半周，u2經(jīng)經(jīng)VT1和和VD4向負載供電。向負載供電。 u2過零變負時，因電感作用過零變負時，因電感作用電流不再流經(jīng)變壓器二次繞組，電流不再流經(jīng)變壓器二次繞組，而是由而是由VT1和和VD3續(xù)流。續(xù)流。在在u2負半周觸發(fā)角負半周觸發(fā)角a

13、時刻觸發(fā)時刻觸發(fā)VT2，VT2導通，導通，u2經(jīng)經(jīng)VT2和和VD3向負載供電。向負載供電。u2過零變正時，過零變正時，VD4導通，導通，VD3關(guān)斷。關(guān)斷。VT2和和VD4續(xù)流，續(xù)流，ud又為零。又為零。2u2u2u2u2u2udu演示a 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù) 續(xù)流二極管的作用續(xù)流二極管的作用避免可能發(fā)生的失控現(xiàn)象。避免可能發(fā)生的失控現(xiàn)象。 若無續(xù)流二極管，則當突然增大至若無續(xù)流二極管，則當突然增大至180 或觸發(fā)脈或觸發(fā)脈沖丟失時，會發(fā)生一個晶閘管持續(xù)導通而兩個二極管沖丟失時，會發(fā)生一個晶閘管持續(xù)導通而兩個二極管輪流導通的情況，這使輪流導通的情況，這使成為正弦半波，其平均值保成為正弦半波，其平均值保持恒定，稱為失控。持恒定，稱為失控。有續(xù)流二極管有續(xù)流二極管VDR時，續(xù)流過程由時，續(xù)流過程由VDR完成，避免了完成，避免了失控的現(xiàn)象。失控的現(xiàn)象。續(xù)流期間導電回路中只有一個管壓降，